物理の磁気の問題です。 黄色マーカーで引いたところの解説をお願いします

180 第4章 電気と磁気 ★★ **140 【10分・16点】 XXXX 図のように, 自己インダクタンスLのコ イル, 抵抗値Rの電気抵抗, 電気容量 Cの コンデンサーを起電力 E の直流電源に接続 し 回路の特性を調べた。 直流電源およびコ E イルの内部抵抗は無視できるものとする。 0 A (4 R S₁ スイッチ S2 を開いたままで, スイッチ SL を閉じて, 十分に長い時間がたった状態について考える。 問1 コンデンサーに蓄えられた電荷はいくらか。 ①1/23CE ② CE ③ 1/12 CE2 ④ CE2 ⑤/12 LE ⑥ LE コンデンサーを充電し終わった後, スイッチ S を開き, 次にスイッチ S2 を閉じ ると,コンデンサーとコイルから成る電気振動回路ができる。すなわち, 充電され たコンデンサーの電荷はコイルを通し放電され, 振動電流が流れ始める。 ①1月 1 問2 スイッチ S2 を閉 (2 じた時刻を t=0 とす m AAA t るとき, コンデン サーのb点側の電荷 Qの時間変化を表す グラフはどれか。た だし, グラフの縦軸 はQを表すものとす る。また, マイルに 0 流れる電流の時間 WIN 変化を表すグラフは どれか。ただし,電流は a点からb点の向きを正とし, グラフの縦軸はiを表すも のとする。 Q のグラフ 1iのグラフ 2 問3 電気振動の周期はいくらか。 0 T√LC 22 T√LC T√LC 問4 インダクタンスLのコイルに電流Iが流れている場合, このコイルに蓄えら れているエネルギーは 1/12 L12 で与えられる。これを用いて,この回路に流れる振動 1 2T LC 電流の最大値はいくらか。 0 EVE EVEⓇ CE EVE E. ED C a IS₂ mm b IC §ε 図 に、 に時 何と れ (2 2 問3 問4 は ① to

何故2をかけるんですか

問2 小球にはたらく重力と弾性力がつりあう位置, すなわち台の 1 答 ⑤ 上面が単振動の振動中心である。反発係数はe (0<e<1) である ので、小球の衝突直後の速さは,衝突直前の速さに比べて小さく なる。単振動の周期は2ヶ であり、小球が板と衝突して から次に板と衝突するまでの時間は半周期なので、変化しな 2 の答② 問3 点Bと点 D の点電荷による点0の合成電場は、BからDの 向きに2xk である。 点Aと点Cの点電荷による点0の合 成電場は、AからCの向きに2×k である。したがって,点 0² Oにおける電場E は、図3の右向きに強さ 2.2kQ a² B (Q) √2 a √2 a A(Q). 2kQ a² V (-2) 2kQ a E. (-Q) 3 の答 <-101- 1 点電荷による電場 点電荷Qから距離離れた点の電場 の強さE E=k Q>0 のとき電場は点電荷から離れる 向き Q<0 のときは点電荷に近づく向 き 物 理 問3 図3のように, 真空中で一辺の長さが2α の正方形 ABCD があり,点A と点Bに電気量Q(Q>0) の点電荷, 点Cと点Dに電気量Qの点電荷を 固定する。 正方形の中心0における電場 (電界)の強さを表す式として正しい ものを、下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし, クーロンの法則の比例定数 をとする。 3 ① 4 kQ a kQ q² B. (Q) √2a A (Q) √2a (-Q) @a 0 te a Q² ⑤ 図3 2kQ a 2kQ a² co (-Q) D [⑥ キョリトのとき £= 4²²²² 2√2 kQ a 2√2kQ a²

(6)が分かりません。

1 軽いばねの一端に質量mのおもりをつけ, 天井からつ り下げるとばねが長さ のおもりの位置を原点 鉛直下向きにx軸をとる。 とし, 次に, ばねが自然の長さとなるまでおもりを持ち上げて静 かにはなしたところ, おもりは単振動をした。 重力加速度 の大きさをgとする｡ (1) このばねのばね定数kを求めよ。 (2点) このとき だけ伸びて静止した。 66666666660 (2) 位置xを通過するときのおもりの加速度 を求めよ。 ( 3点) a 自然の 長さ lo 99999999999 (3) 単振動の角振動数ωを求めよ。 ( 3点) (4) おもりをはなしてから, 初めておもりが原点0 を通過するまでの時間と,そ きの速さを求めよ。 (5点) (5) この単振動の振幅 Aとする。 A を求めよ。 (2点) (6) 11 A となる点での速さと加速度の大きさをそれぞれ求めよ。 (5点)

(2) なぜX＝l Sinθといえるのかわりません

79. 単振り子 図のように,長さの軽い糸に,大きさの無視で きる質量mのおもりをつけて振動させる。 おもりの最下点を原点O とし, 水平方向右向きにx軸をとり,重力加速度の大きさをg とする。 (1) 糸が鉛直線と角をなすとき, おもりにはたらく力の, 円の接線方 向の成分Fをm, g, 0 を用いて表せ(F, 0 はともに反時計回りを 正とする)｡ 0 X Xx (2) 力Fをm, l, g, x を用いて表せ。 0 (3) 振れが小さい場合, 力Fは水平方向にはたらくとみなせる。このとき.Fが復元力 となり, おもりは単振動をする。振動の周期Tを求めよ。 (4) この実験を上向きの加速度αで上昇するエレベーターの中で行うと, 周期 T'はいく らになるか。 81

(2)の問題です。 赤線の2πx/16とはどういうことでしょうか？ 自分で調べた結果、 y=Asin2πx／λ というものが出てきましたが、よくわかりません。 y=Asinωtならわかるのですが、、、 ご教授よろしくお願いします。

解説 (1) 図か 波が生じている。 周期 T = 0.40s, 波長 = 2.0m²である。 波の速さをv[m/s] として, 発展例題30 正弦波の式 物理 図のような正弦波が, x=0を波源として, x 軸の正の向きに進行している。 実線の波形から 最初に破線の波形になるまでの時間は, 0.10s であった。 実線の状態を時刻 t=0s とする。 (1) 波の伝わる速さ, 周期, 振動数を求めよ。 (2) t=0sにおける波形を式で示せ。 (3) x=0mの媒質の変位y 〔m〕 , 時刻 t[s] を用いて表せ。 指針 正弦波の波形や, 単振動をする媒質 の変位は,いずれも sin を用いた式で表される。 それぞれの式は、波の波長や周期振動のようす をもとにして考えることができる。 「解説」 (1) 波は 0.10s間に2.0m進んで 2.0 おり,速さは, 0.10 図から, 波長 入=16mなので, 周期Tは, T=1_16 V 20 振動数fは, = 0.80s f: V= = 1 T 1 0.80 =20m/s 1.3Hz LIEKS (2) 図の波形において, 1波長分 (入=16m) はな れた位置どうしでは位相が2ヶ異なり、 t=0の とき,x=0の媒質の変位はy=0 なので,位置 0 -0.20 -= 1.25 2 1 10 -1 -2 y〔m〕 I 2 1/ Y 10 進む向き I 1 エ mo8-04 (1) 発展問題 356 1 20 5 TCX 8 *[m〕 PE TXC x での位相 (sinの角度部分)は,2- x 十 2x 1/6 = 480 と表される。また, x=0から x>0 に向かって まず波の山ができており, 波の振幅が2.0m な ので,求める波形の式は, y=2.0sin- WITH TH (3) 媒質の振動では1周期 (T= 0.80s) 経過する と位相が2ヶ進み, x=0の媒質の変位は,図か ら,t=0のときにy=0 なので、 時刻におけ 0.80 る位相 (sin の角度部分) は, 2- = 2.5t と 表される。また,x=0の媒質は,t=0から微 小時間後に負の向きに動くので、求める変位y TEST y=-2.0sin2.5mt の式は, 139

（1）なぜ3枚目のように求めてはいけないのですか？

演習 8-2 図のように, ばね ばね定数k) の一端を天井に固定し、他端に小物体(質量 mg だけ伸びたところでつり合った (重力加速度の m) を接続すると, ばねが k 大きさg). ばねが自然長となる小物体の位置を原点として, 鉛直上向きにx軸 を定め, x軸に沿った小物体の運動を考える. 小物体の位置を座標xを用いて表 し、速度をv, 加速度をaと記す. mg の位置から,x=0の位置までゆっくりと運ん (1) 小物体に外力を加え x=- k だ.この間の外力の仕事 W を求めよ. 時刻 t=0にx=0の位置で, 小物体を静かに放した. (2) 運動方程式より k mg - - /h2² ( x + m²) m k ma=-kx-mg となる. 運動を時間追跡し, その結果を用いて, v²をxの 関数として表せ. (3) 運動エネルギーの変化が, 弾性力と重力によってされた 仕事に等しいことを用いて, ぴとxの間の関係式を作れ. (4) 運動エネルギーと弾性エネルギーの和の変化が,重力に よってされた仕事に等しいことを用いて, v2とxの間の関 係式を作れ. (5) 運動エネルギーと弾性エネルギーと重力の位置エネル ギーの和が保存することを用いて, v”とxの間の関係式を 作れ. .. a=- ooooooo 方針 (1)は仕事の計算. 外力を求め, 仕事の定義に従って計算すればよい. 一方で, 外力以外に現れる力は,重力と弾性力のみであるから, エネルギー収支から仕 事を逆算することもできる. (2)以降は,単振動であるから、時間追跡もエネルギーでの扱いもできる. そ こで,演習8-1 と同様に,指示に従って各手順を確認しておく. よって、仕 物体と に

この142番と143番を解説してほしいです

142 斜面上での単振動 下図のように、傾きの角が30°のなめらかな斜面上で、ばね の下端を固定し, 上端に質量m[kg]の物体Aを取りつける。 次に、Aの上方に同じ 質量の物体Bをのせたところ, ばねが自然の長さよりd[m] だ け縮んでつり合った。 ばねを自然の長さより3d[m〕 だけ押し 縮めて、 時刻 t=0 [s] のときに静かに手をはなしたところ, B はばねが自然の長さのところでAから離れ、斜面をすべり上 がった。 重力加速度の大きさをg 〔m/s'] とする。 (1) ばね定数 [N/m〕はいくらか。 (2) つり合いの位置をx軸の原点にとり、斜面に沿って上向きをx軸の正の向きとす る。 BがAから離れるまでのBの位置 x [m] を時刻t [s]などを用いた式で表せ。 ヒント 140 センサー 41 42 141 センサー 41,44 第43 センサー 41,42 VERM ~0000000 130° (3) Bが離れる時刻はいくらか。 ジャング 143 単振動と重心 なめらかな水平面上で, ばね定数k [N/m〕 自然の長さL [m]の 軽いばねの両端に質量がそれぞれm[kg], 2m 〔kg〕 の小球P, Qを取りつける P. Q に ばねに平行で互いに異なる向きの速さvo 〔m/s] を同時に与えたところ, 重心から 見て P, Q はそれぞれ単振動を始めた。 Vo Vo 1) 最も縮んだときのばねの長さを求めよ。 2) 小球 P Q の単振動の振幅をそれぞれ求めよ。 3) 小球 P Q の単振動の周期をそれぞれ求めよ。 P A mmmm -L- mmmmmm 142 センサー 41,42 Q hy 10 単振動 87

単振動です。加速度の公式、このふたつの使い分けというか、コツというか何か教えてください🙇‍♀️

a= - Ausnut a= - w²x

なぜ、「y1…x=0の山と、y2…x=6の山」(それぞれを1/4周期ずらしてあげたもの)をx=3の位置で重ね合わせることができるのですか？ 問題文には「y1 y2が同じ周期」「速さが同じ」などということは書かれていないから、同じ周期ですらしても、各波の周期が違うと重ならな... 続きを読む

17 * 実線は + x 方向へ進む正弦波y, 点線 は-x 方向へ進む正弦波y を表している。 定常波の節の位置を図の範囲で答えよ。 また, x=3, 1.5, 1 での単振動の振幅を求めよ。 4-6X4 17 Miss x=3, 9, 15 [cm〕 与えられた図が定常波だと思ってしま うと上の答になる。 図の瞬間, 合成波(定 常波) はすべての位置xで変位y=0 と なっている。 このままでは腹や節が分か らない。 そこで元の2つの波を見て考え る。 x=0の山とx=6の山が出合う位 置はx=3, これで腹の位置が1つ決まる。 あとは入/26cmごとに腹を決めれば 節の位置はx=0, 6,12 [cm] 定常波の図 xXxxXx. 2A y x [cm] x=3は腹だから振幅は 24 x=1.5 は位相ではπ/4に相当するから 2 Asin-2A-TA √2A 2πx/入=2π×1.5/12 =π/4 として位相 を決めてもよい。 同じく x=1はπ/6に相当し 2Asin=24-=A y A. 0 - A y₂ (3) 6 X 912,15 (c

写真の図は単振動の動きを段階的に表したものです。 (加速度=a、力=kx、ばね定数=k、物体の質量=m、振幅=x、右向きを正。とおいてます) A…この図の②〜③、④〜⑤(物体が、振動の中心から最大点まで動くとき)の過程において、運動エネルギー？によって加速度aと逆向きに物... 続きを読む

m roo pomo 幅 m = a 2 "F a F 1005² 1° 1 Dom/sz ON 1 TV 運動の法則 (3 4 運動方程式 質量mの物体に力が働くと、物体には加速度 ―この が生じる。 関係を表す運動方程式m=Fこそ力学の根幹をなすものだ。それは運動 の第2法則 (物体の加速度は力に比例し、質量に反比例する) を式で表してい る。まずは1つ1つの文字の意味を詳しく確認しておこう。 ma a=F 注目物体の質量 地面に対する加速度 (kg) [m/s²) ちょっと一言 上式から [N] = [kg・m/s ] と分かる。 15 X 注目物体が受けているカ すべての合力 [N] 注目物体はまわりの物体から力を受け、止まっていたり動いたりする。 だから, 必ず “受けている力”だけを考えることになる。 力はすべて右辺に 集めておく。 dの向きは下の向き, つまり合力の向きに加速度が生じていることにも 注意を払っておこう。 ほとんどの人が上のベクトル式を見ても通り過ぎてし まっているが, とても大切な点だ。 Miss 運動方向(つまり速度の向き) には力が働いていると思っていないかい? 偉大なアリストテレスでさえ誤ったのだからしようがないが、力は速度の向 きじゃなくて, 加速度の向きと一致しているんだ｡ 直線運動ではわかりにく いが, 曲線運動, たとえば放物運動になると, その差が明確になる。重力が 鉛直下向きだから,重力加速度gも下向きになっている。 でも速度の向きは まったく別。 静止の場合は力のつり合い式をつくった。静止は だから運動方程 式より下=① (合力=①) つまり力はつり合っている。 力のつり合いは